CIRCUITE ELECTRICE TRIFAZATE

1. Scopul lucrarii este studiul comportarii circuitelor electrice trifazate echilibrate sau dezechilibrate conectate in stea sau triunghi, alimentate cu sisteme trifazate simetrice de tensiuni. Se doreste stabilirea rolului conductorului de nul la conectarea in stea a consumatorilor trifazati.

2. Consideratii teoretice

Circuitele electrice trifazate sunt acele circuite in care intervin sisteme trifazate de tensiuni sau curenti, care au aceeasi frecventa si sunt defazate intre ele. Daca aceste marimi au aceeasi amplitudine si acelasi unghi de defazaj intre ele (), formeaza un sistem trifazat simetric. Altfel se numeste sistem trifazat nesimetric.

Intr-un circuit trifazat intervin:

- tensiuni de linie (dintre faze)(U_l) - tensiunile dintre intrarile a doua faze succesive

- tensiuni de faza (U_f) - tensiunea dintre intrarea si iesirea unei faze;

- curenti de linie (I_l) - curentii care strabat cele trei conductoare ale liniei de alimentare;

- curenti de faza (I_f) - curentii care strabat cele trei faze ale circuitului.

Sistemul trifazat simetric de tensiuni (fig.1.) este:

(1)

in care reprezinta amplitudinea.

Circuitele electrice trifazate pot fi conectate in stea sau in triunghi (fig.2.). Pentru un consumator echilibrat conectat in stea, in cazul unui sistem trifazat simetric de tensiuni se poate scrie relatia

, respectiv in cazul consumatorului echilibrat conectat in triunghi.

2.1. Circuite trifazate conectate in stea

Un receptor este conectat in stea daca iesirile fazelor sunt legate intr-un punct comun numit nul (fig.3).

La receptoarele conectate in stea curentii de linie () coincid cu cei de faza , iar intre tensiunile de linie () si cele de faza () se scriu relatiile de legatura

(2)

Daca receptorul este echilibrat () , nulul N al acestuia se afla la acelasi potential cu nulul sursei O (U_NO=0) , deci tensiunile de faza formeaza un sistem simetric (fig.4.). Pentru un receptor dezechilibrat () intre nulul sursei si cel al receptorului exista diferenta de potential (U_NO0) , deci tensiunile vor forma un sistem nesimetric (fig.5.).

In cazul receptorului dezechilibrat, conectand nulul sursei (O) cu nulul receptorului (N) , prin intermediul unui conductor cu impedanta neglijabila (), numit conductor de nul , se obtine un sistem al tensiunilor de faza cu U_NO Sistemul nesimetric de tensiuni la receptorul dezechilibrat sau intreruperea conductorului de nul, pot produce pagube importante pe fazele receptorului trifazat. Daca receptorul este echilibrat , conductorul de nul poate lipsi.

3. Partea experimentala

Conexiunea in stea a unui receptor trifazat

Se realizeaza montajul cu schema din figura 6. Se utilizeaza patru ampermetre analogice, pe fiecare faza si pe nul si un voltmetru cu ajutorul caruia se masoara tensiunile de linie si de faza.

3.1. Se regleaza valorile rezistentelor astfel incat sa se obtina un consumator echilibrat (R₁=R₂=R₃). Se considera situatia in care este conectat conductorul de nul (K inchis) si cea in care nu este conectat conductorul de nul (K deschis).

3.2. Se masoara curentii de faza (linie), curentul prin conductorul de nul si tensiunile de linie si de faza precum si tensiunea U_N0 intre nulul sursei si nulul receptorului in cele doua situatii si se trec in tabelul 1.

3.3. Se dezechilibreaza consumatorul astfel incat R₁R₂R₃ , considerand cele doua situatii in care este prezent (sau nu) conductorul de nul.

3.4. Se efectueaza masuratorile si se trec valorile obtinute in tabelul 1.

Tabelul 1

3.5. Se intrerupe una din cele trei faze si se efectueaza masuratorile trecand valorile in tabelul 1 , tot pentru cele doua situatii ale conductorului de nul.

3.6. Se construiesc la scara pe hartie milimetrica diagramele tensiunilor (asemenea fig.4. si fig.5.) pentru cele sase cazuri studiate.

4. Simulare asistata de calculator:

4.1. Se realizeaza circuitul cu schema din figura 6 , cu programul de simulare WINBENCH.

4.2. Se deschide un nou fisier , atribuindu-i-se un nume.

4.3. De pe bara de meniuri se aleg trei surse de tensiune alternativa care se conecteaza in stea. Se va preciza frecventa si faza fiecareia dintre ele.

4.4. Tot din meniu se aleg rezistoarele si se conecteaza in stea atribuindu-le valorile corespunzatoare, precum si cele patru ampermetre (setate pe domeniul de c.a.) si cele sapte (trei pentru tensiunile de linie, trei pentru tensiunile de faza) voltmetre (setate pe domeniul de c.a.)

4.5. Pe conductorul de nul se conecteaza un intrerupator (swich) care va fi deschis respectiv inchis.

4.6. Se urmaresc cele trei situatii in care se gaseste consumatorul (echilibrat, dezechilibrat, cu o faza intrerupta), modificand valorile celor trei rezistente, pentru cazul in care intrerupatorul este inchis respectiv deschis.

5. Concluzii